Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Факультет Информационных Технологий и Робототехники

Кафедра «РТС»

Доклад по теме «Робототехнические комплексы»

Выпонила: Жос О.А.

Проверил: Самойленко А.В.

Минск 2010

Вступление

РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ

В последние годы происходит роботизация буквально всех сфер человеческой деятельности. Диапазон применения робототехники чрезвычайно широк:

• - роботы вытесняют человека на производстве. Полная автоматизация многих процессов сводит участие людей в производстве к принятию важных решений и устранению возникающих неисправностей оборудования;

• роботы используются при исследованиях космического пространства и океанских глубин;

• с помощью роботов проводятся сложнейшие хирургические операции на мозге и сердце.

• разработаны роботизированные протезы конечностей и некоторых внутренних органов;

• военная техника становится все умней и самостоятельней – управление движением, контроль обстановки, прицеливание и поражение цели производит машина, а человеку остаются решение тактических задач и техническое обслуживание.

• процесс роботизации затронул и такую специфическую область как обеспечение общественной безопасности: вот уже более 20 лет в арсенале спецслужб и полицейских подразделений находятся мобильные роботы и робототехнические комплексы.

Немного теории

До сих пор нет четкого представления о том, какую машину можно считать роботом, а какую нет. В энциклопедическом словаре роботом называется автоматическая система (машина), оснащенная датчиками, воспринимающими информацию об окружающей среде, и исполнительными механизмами, способная с помощью блока управления целенаправленно вести себя в изменяющейся обстановке. Характерной особенностью робота считается способность частично или полностью выполнять двигательные и интеллектуальные функции человека. От обычной автоматической системы (например, станка-автомата) робот отличается многоцелевым назначением, большей универсальностью, возможностью перестройки на выполнение разнообразных функций. На практике же понятие “робот” распространяют и на любые дистанционно управляемые транспортные средства, снабженные системой очувствления (как минимум, системой технического зрения).

Робот призван заменить человека в случаях, когда выполнение задачи находится за пределами человеческих возможностей либо сопряжено с чрезмерной угрозой здоровью и жизни человека, а также при недостатке профессионально подготовленного персонала для выполнения трудоемких и циклически повторяющихся задач.

Роботы можно классифицировать по:

областям применения – производственные (промышленные), военные (боевые, обеспечивающие), исследовательские, медицинские;

среде обитания (эксплуатации) – наземные, подземные, надводные, подводные, воздушные, космические;

степени подвижности – стационарные, мобильные;

типу системы управления – программные, адаптивные, интеллектуальные;

функциональному назначению – манипуляционные, транспортные, информационные, комбинированные;

уровню универсальности – специальные, специализированные, универсальные;

конструктивным признакам:

типу исполнительных приводов - электрические, гидравлические, пневматические;

типу движителя - гусеничные, колесные, колесно-гусеничные, полугусеничные, шагающие, колесно-шагающие, роторные, с петлевым, винтовым, водометным и реактивным движителями;

конструктивным особенностям технологического оборудования - по числу манипуляторов, по грузоподъемности манипуляторов, по системе координат рабочей зоны (линейная, угловая);

типу источников первичных управляющих сигналов - электрические , биоэлектрические, акустические;

способу управления - автоматические, дистанционно управляемые (копирующие, командные, интерактивные, супервизорные, диалоговые), ручные (шарнирно-балансирные, экзоскелетонные).

Человек (оператор) является в настоящее время неотъемлимой частью системы управления. Функции человека в системе управления определяют ее сложность.

В роботах первого поколения оператор активно участвует в управлении мобильным роботом на всех трех уровнях, вплоть до непрерывного ручного управления исполнительными механизмами. Это упрощает конструкцию системы управления, но усложняет работу оператора. В режиме дистанционного управления распознавание дорожных сцен, планирование маршрута и формирование команд управления осуществляется оператором, находящимся на стационарном или подвижном пульте управления. Основные недостатки дистанционного управления обусловлены наличием телевизионного и радио каналов связи, их невысокой помехозащищенностью, невозможностью сохранять режим радиомолчания, опасностью неожиданного прекращения связи в зонах радиотени.

В роботах второго поколения управление нижнего уровня возложено на бортовую систему управления роботом. Общим для роботов второго поколения является использование обратной связи как в соответствии с текущим состоянием робота, так и в соответствии с состоянием внешней среды.

Третье поколение роботов оставляет человеку только стратегический уровень: система общения с оператором сводится к выдаче задания и принятию отчета о его выполнении. Платить за облегчение жизни оператора приходится весьма дорого: автоматическая система должна обладать универсальностью, гибкостью и широтой возможностей естественного интеллекта. При этом любая решаемая системой искусственного интеллекта дополнительная задача, а тем более класс задач или ситуаций, требует не только разработки специальных алгоритмов решения, но и специализированных технических средств - новых технических органов чувств, спецвычислителей и исполнительных органов, т.е. каждая такая задача представляет собой сложную научно-технологическую проблему.

Характерной особенностью научно-технического прогресса в развитии машиностроительного производства является переход от функционирования отдельной машины к системе машин для полного изготовления изделий или группы изделий. При создании системы машин достигается автоматизация как основных, так и вспомогательных операций. При этом повышается производительность, ритмичность производства, увеличивается выпуск и улучшается качество продукции, в то же время предъявляются более высокие требования к технологичности изделий, уровню организации производства и оперативно-календарному планированию, к системе технической подготовки производства и квалификации кадров. При построении технологического оборудования с широким использованием промышленных роботов, выполняющих транспортные и (или) технологические функции, создается новый тип систем машин – робототизированные технологические комплексы (РТК).

В РТК роботы выполняют загрузку-разгрузку станков, прессов и других машин и основные технологические операции: сборку, окраску, контроль, сварку, зачистку заусенцев и т.д., для чего они оснащаются специальными инструментами.

Станочные системы различных видов, включающие одну и более единиц технологического оборудования при наличии в их составе промышленных роботов, принято называть робототизированными комплексами. Роботизированный комплекс состоит из оборудования, в пределах которого изделия перемещаются поштучно. Началом (входом) комплекса и его окончанием (вы­ходом) являются накопители различного рода.

Структура робототехнического комплекса может быть различной в зависимости от состава технологического оборудования, вспомогательных устройств промышленных роботов.

В состав робототехнического комплекса, в котором промышленные роботы выполняют транспортные функции, входят соответствующее технологическое оборудование, различного рода накопители и сами промышленные роботы. Промыш­ленные роботы могут работать совместно с отдельным оборудо­ванием (прессами, установками для сварки и т.д.). В этом случае такие операции, как сварка, окраска, сборка, могут' выполняться непосредственно на позиции входа — выхода заготовки, на специальной позиции или на транспортном конвейере, имеющем тактовое перемещение.

Робототехнические комплексы различаются по характеру производства, в котором они применяются. Для вновь создаваемых производств с новой технологией разрабатывается заново все основное оборудование, а для действующего произ­водства, автоматизируемого на базе серийных промышленных роботов, изменение основного оборудования минимально.

По виду технологического процесса робототехнические комплексы могут быть для механообработки, холодной штам­повки, ковки, литья, прессования пластмасс, термической об­работки, сварки, сборки, контроля, испытания и т.д.

Робототехнические комплексы производятся по типу основ­ного технологического оборудования (полуавтоматы, автоматы с цикловым управлением, станки с ЧПУ и т.д.), типу применяе­мых роботов (числу манипуляторов, подвижности в пределах комплекса, типу управления) и числу единиц обслуживаемого оборудования.

Робототехнический комплекс (РТК) характеризуется двумя показателями: объемом партий продукции, которые могут вы­пускаться без переналадки комплекса, и номенклатурой — перечнем выпускаемых видов продукции.

Компоновка робототехнических комплексов в зависимости от размещения технологического оборудования и промышлен­ных роботов может быть линейной, круговой, линейно-кру­говой.

По степени участия человека робототехнические комплек­сы могут быть двух видов: в первом человек выполняет некото­рые технологические операции (основные или вспомогатель­ные), во втором человек участвует в управлении комплексом. В первом случае робототехнический комплекс будет не авто­матическим, а автоматизированным.

Промышленные роботы используются в составе роботизи­рованных технологических комплексов (РТК), гибких произ­водственных модулей (ГПМ), роботизированных технологи­ческих линий (РТЛ), роботизированных технологических участ­ков (РТУ).